DE3119533C2 - Maschinen zum Läppen der Kanten zwischen der Außen- und/oder Innenumfangsfläche und den Schnittflächen von an einer Stelle ihres Umfanges einen axial verlaufenden Schlitz aufweisenden ringförmigen Werkstücke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Läppen der Kanten zwischen der-Außen- und/oder Innenumfangsfläche und den Schnittflächen von an einer Jtelle ihres Umfanges einen axial verlaufenden Schlitz aufweisenden ringförmigen Werkstücken, insbesondere von einzelnen oder zu einem Paket zusammengestellten Kolbenring mittels einer zylindrischen, rotatorisch und einer Trag- und Führungsvorrichtung für die Werkstükke.

Sowohl beim radialen Aufschneiden ringförmiger Werkstücke, insbesondere Kolbenringe, als auch beim Beschichten von insbesondere Kolbenring-Laufflächen mit verschleißfesten Werkstoffen, wie Chrom, Molybdän oder mit anderen Werkstofflegierungen, entstehen im Bereich der Stoßkanten Grate beziehungsweise Materialüberstände. Gerade bei Kolbenringen stellt sich das Problem, daß diese aus funktionellen Gründen im Stoßbereich möglichst scharfkantig ausgebildet sein müssen, um im Betriebszustand das Durchblasen in diesem Bereich möglichst gering zu halten.

Um gratfreie Kanten zwischen den achsparallelen Stoßflächen und der äußeren Umfangsfläche eines Kolbenringes zu erhalten, wurden die Kolbenringe bisher mit zueinander ausgerichteten Stoßen paketiert, axial verspannt und beide Stoßflächen mittels einer rotierenden profilierten Schleifscheibe, deren Rotationsachse senkrecht zur Kolbenringachse verlief, bearbeitet Dabei geschah es sehr häufig, daß durch das Schleifwerkzeug im Bereich der äußeren Stoßkanten der Kolbenringe Ausbrüche in der verschleißfesten Laufflächenschicht hervorgerufer, und damit die betroffenen Ringe unbrauchbar wurden.

Durch die GB-PS 3 00 185 ;n es ferner bekannt Kolbenringe im Bereich ihres Stoßes mittels einer rotierenden Schleifscheibe zu entgräten, wobei hier die Rotationsachse der Schleifscheibe parallel zur Kolbenringachse verläuft. Die Kolbenringe sind entweder auf einem Dorn aufgezogen (Bearbeitung der äußeren Umfangsfläche), oder aber sie liegen einzeln mit ihren inneren Stoßkanten unter der Wirkung ihres Eigengewichts auf der Schleifscheibenumfangsfläche auf. Bei derart bearbeitenden Kolbenringen treten beim Entgraten oder Anliäsen der äußeren Stoßkanten in gleicher Weise Ausbrüche in der Laufflächenschicht auf.

Darüber hinaus ist durch die US-PS 13 18 466, von der hier auch ausgegangen wird, eine Maschine zum Bohren und Läppen von Ausnehmungen in Werkstücken bekannt Hierbei wird durch das Bearbeitungswerkzeug (Bohrer bzw. Läppstange) sowohl eine rotatorische als auch eine axial oszillierende Bewegung ausgeführt. Die Bearbeitungsvorrichtung liegt in vertikaler Ebene, wobei die Werkstücke sowohl durch eine Tragvorrichtung gehalten als auch gegen seitliches Verrutschen geführt werden. Diese Maschine ist jedoch nicht zum Bearbeiten von Kanten (weder leicht zugänglich noch unzugänglich), insbesondere Stoßkanten von Kolbenringen, vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus der US-PS 13 18 466 bekannte Maschine so weiterzubilden, daß sie auch zum Bearbeiten von insbesondere Stoßkanten an Kolbenringe geeignet ist. Insbesondere bei mit einer verschleißfesten Schicht versehenen

Kolbenringen sollen unter Vermeidung von Kantenausbröchen bzw, -beschädigungen dw~h die neu zu konzipierende Maschine gleichzeitig relativ scharfe Stoßkanten erzielt werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Durchmesser der Läppstange größer ist als die Breite des im Werkstück vorhandenen Schlitzes, daß die Läppstange im wesentlichen horizontal angeordnet ist und daß die Trag- und Führungsvorrichtung die Werkstücke derart ober- oder unterhalb der Läppstange führt, daß sie mit den zu bearbeitenden Kanten auf der Läppstange unter der Wirkung ihres Eigengewichtes aufliegen.

Durch die kombinierte rotierende und axial oszillierende Bewegung der Läppstange in Verbindung mit dem beim Läppvorgang reiativ geringen und über das zu verwendende Läppmittel steuerbaren Materialabtrag ist einerseits gewährleistet, daß Grate und Materialüberstände vollständig und ohne Ausbrüche entfernt werden und andererseits das oder die Werkstücke, ohne seitlich verrutschen zu können, derartig geführt werden, daß beim Bearbeitungsvorgang die zu bearbeitenden Kanten nahezu scharfkantig erhalten bieibcn.

Dies ist vor allem durch den Umstand bedingt, daß kein festes und hartes Schleifwerkzeug, sondern eine Läppstange Verwendung findet, bei welcher flüssiges oder pastöses, relativ weiches Läppmittel zugegeben wird, und über die Läppzeit die Menge des abzutragenden Gratwerkstoffes gesteuert werden kann.

Prinzipiell ist eine Einzelbearbeitung von Werkstükken möglich. Vorzugsweise sind jedoch mehrere, axial relativ niedrige Kolbenringe zu einem Paket zusammengefaßt und liegen mit den beiden äußeren Stoßkanten auf der Läppstange auf, wobei der Durchmesser der Läppstange größer ist als die Stoßbreite. Auf diese Weise wird ein gleichmäßiger Gratabtrag an beiden Stoßkanten gleichzeitig sichergestellt. Außerdem erscheint es zweckmäßig, wenn das Werkstück stillstehend und die Läppstange beweglich angeordnet ist. In der Regel sind Kolbenringe nur im Bereich der äußeren Umfangsfläclr, nämlich der Lauffläche, mit einer Schicht aus besonders verschleißfestem Werkstoff versehen. Mit dieser Vorrichtung können jedoch auch die inneren Stoßkanten der Kolbenringe oder ähnlicher Werkstücke, wie Synchronringe, Spannringe oder dergleichen, bearbeitet werden.

Um eine beim Bearbeiten beiler Stoßkanten gleichmäßige Belastung insbesondere der Laufflächenschicht sowie auch einen gleichmäßigen Verschleiß der Läppstange sicherzustellen, wird vorgeschlagen, daß letztere neben der axial oir.illierenden Bewegung auch eine oszillierende Drehbewegung ausführt.

Durch die Erfindung ist ebenfalls die Möglichkeit gegeben, daß die Läppstange im wesentlichen horizontal angeordnet ist, daß eine zweite Läppstange achsparallel und in der gleichen Horizontalebene wie die erste Läppstange vorgesehen ist, daß der Durchmesser der beiden Läppstangen kleiner ist als die Breite des im Werkstück vorhandenen Schlitzes und daß die Trag- und Führungsvorrichtung die Werkstücke derart ober- und unterhalb der Läppstangen führt, daß sie mit den zu bearbeitenden Kanten auf den Läppstängen unter der Wirkung ihres Eigengewichtes aufliegen.

Hiermit soll unter anderem der Vorteil erzielt werden, daß auch die Kanten von Werkstücken mit größerem Durchmesser und einem, davon abhängig, erößeren Schlitz bearbeitet werden können.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung ist darin zu sehen, daß die Läppstange bzw. die Lippstangen im Bereich ihrer beiden axialen Enden jeweils zwischen mindestens drei Hartmetallplättchen gelagert smd, die unter einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet sind.

Für den normalen Anwendungsfall ist die Läppstange zylindrisch ausgebildet Sind zum Beispiel aufgeschnittene Werkstücke zu bearbeiten, die eine stärkere Fase zulassen oder sie gar fordern, kann jedoch auch eine kegelige Läppstange mit geneigt zur Werkstückachse verlaufender Rotationsachse verwendet werden.

Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß sind — bei Verwendung von zylindrischen Läppstangen —

is die axialen Enden derselben konisch abfallend ausgebildet, so daß der mittlere Arbeitsbereich der Stangen im Durchmesser größer dimensioniert ist als die beiden endseitigen Lagerstellen der Läppstange. So wird dem im oszillierenden Bereich der Läppstange verstärkt auftretenden Werkzeugverschleiß entgegengewirkt, wobei die Stange über ihre gesamte Laufzeit im wesentlichen zylindrisch bleibt

Zum Entgraten der Stoßkanten inabeoondere von Kolbenringen und zum Glätten feiner Ausbrüche ist der Durchmesser der Kolbenstange derart ausgebildet daß die entstehenden freien Fasen etwa unter einem Winkel von 45° verlaufen.

Des weiteren besteht die Möglichkeit daß die Hartmetallplättchen, bezogen auf die Läppstange, radial zustellbar sind. Damit ist der Vorteil verbunden, daß für unterschiedliche Werkstückdurchmesser und/oder Schlitzbreiten auch unterschiedlich dimensionierte Läppstangen Verwendung finden können.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Maschine ist darin zu sehen, daß die Trag- und Führungsvorrichtung zwei beidseitig der Werkstücke vertikal achsparallel verlaufende Platten sowie zwei weitere vertikal und zu den anderen Platten quer verlaufende Platten aufweist, zwischen denen die Werkstücke angeordnet sind.

Die Platten bzw. deren Tragvorrichtung sind vorzugsweise so ausgebildet daß eine radiale bzw. eine axiale Zustellung in Abhängigkeit vom jeweiligen Werkstückdurchmesser bzw. unterschiedlich langen

ι j Werkstücken ermöglicht wird.

Die Werkstücke sind dergestalt zwischen den Platten gehalten, daß sowohl ein Spiel in radialer als auch ein Spiel in axialer Richtung vorhanden ist. Dadurch wird sichergestellt daß sich jedes Werkstück für sich mit seinen Kanten auf der oder den Läppstangen ausrichten und somit auch für sich gesehen bearbeitet werden kann.

Vorzugsweise sind die querverlaufenden Platten in

Vertikalrichtung geschlitzt. In den Schlitzen ist ein Zusatzgewicht geführt, welches auf den Werkstücken lastet. Wie vorab schon angesprochen, ist es in der Regel ausreichend, wenn die Werkstücke unter ihrem Eigengewicht auf der oder den Läppstangen aufliegen. Bei kleineren und leichteren Werkstücken hingegen hat es sich als sinnvoll erwiesen, ein Zusatzgewicht zu verwenden, um die notwendige Anpreßkraft der Werkstücke an die Läppstange(ti) zu erzeugen. Um Beschädigungen an der vorzugsweise mit einer verschleißfesten Schicht versehenen äußeren Umfangsfläche der Werkstücke zu vermeiden, wird vorgeschlagen,

fe5 daß das Zusatzgewicht auf der den Werkstücken zugewandten Fläche mit einer elastischen Schicht versehen ist.
Zur weiteren Vereinfachung der Vorrichtung bzw.

Handhabung der Werkstücke wird vorgeschlagen, daß zum Transport der Werkstücke in und aus der Maschine das Zusatzgewicht als die Werkstücke an ihren Stirnflächen erfassende Spannzange ausgebildet ist

Sollen mehrere Werkstücke, insbesondere Kolbenrin- ; ge, in einem Arbeitsgang bearbeitet werden, werden sie mit ihren Stößen auf einer separaten Vorrichtung ausgerichtet, mittels der angesprochenen Spannzange axial verspannt und so in die erfindungsgemäße Maschine eingebracht Dort wird die Zange axial ι ο entspannt wobei sich die Werkstücke dann mit axialem Spiel zwischen den beiden Backen der Spannzange erstrecken. Die Spannbacken der Spannzange bilden somit gleichzeitig axiale Führungsanschläge für die Kolbenringe während der Läppbearbeitung der Stoß- ι ί kanten.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. la und Ib Prinzipskizzen des Bearbeitungsvorganges mit einer oder zwei Läppstangen, :< >

F i g. 2 die erfir.dungsgemätte Maschine im Längsschnitt und

F i g. 3 den Schnitt Α-Baus F i g. 2.

Die F i g. I a und I b stellen Prinzipskizzen des eigentlichen Bearbeitungsvorganges dar. Es sollen >i vorzugsweise Kolbenringe 1 bearbeitet werden, die im Bereich ihrer äußeren Umfangsfläche, der Lauffläche, mit einer verschleißfesten Schicht 2, zum Beispiel aus Chrom, versehen sind. Die Kolbenringe 1 sind an einer Stelle ihres Umfanges aufgeschnitten, so daß ein Schlitz 30 entsteht, der sogenannte Stoß. Nach dem Beschichten und/oder Vorschleifen der Kolbenringe 1 verbleibt an den Kanten 4,5 vielfach ein Materialüberstand (Grat) 6, 7, der sich im Betriebszustand des Kolbenringes 1 negativ auswirken würde. Diesen Grat 6, 7 gilt es nun, 35 derart zu entfernen, daß möglichst scharfe Kanten, also nur geringfügige, kaum wahrnehmbare Fasen, entstehen. Die Kolbenringe I liegen hierbei unter der Wirkung ihres Eigengewichts entweder auf einer Läppstange 8 (Fig. la) oder zwei Läppstangen 9, 10 40 (Fig. Ib) mit ihren Stoßkanten 4,5 bzw.4a,5a auf. Die Läppstangen 8,9, !0 führen während des Bearbeitungsvorganges sowohl eine rotierende als auch eine in axialer Richtung oszillierende Bewegung aus. Bei Verwendung von zwei achsparallelen Läppstangen 9,10 45 (Fig. Ib) sind ihre Drehbewegungen gegenläufig. Zwei Läppstangen 9, 10 kleineren Durchmessers werden dann eingesetzt, wenn der Stoß eine gewisse Breite, zum Beispiel 20 mm, überschreitet

Die Fig.2 und 3 zeigen eine nach dem aus Fig. la v> ersichtlichen Prinzip ausgebildete erfindungsgemäße Maschine 11 im Längs- und Querschnitt Sie besteht im wesentlichen aus einer Trag- und Führungsvorrichtung für die Werkstucke 1 mit folgenden Einzelteilen: Auf einer Grundplatte 12 sind, in bezug auf das Werkstück 1, 55 verstellbare Platten 13, 14, 15, 16 montiert, zwischen denen das Werkstück 1 — hier eine aus mehreren Kolbenringen zusammengesetztes Paket — sowohl mit axialem als auch mit radialem Spiel gehalten wird. In

axialer Richtung gesehen, sind in den von Winkeln 13a, 14a getragenen und stirnseitig zum Werkstück 1 angeordneten Platten 13, 14 Ausnehmungen 18, 19 mit gleichem Abstand von der Grundplatte 12 eingebracht, die die Läppstange 8 aufnehmen. Die parallel zur Werkstückachse verlaufenden Platten 15, 16 werden von Winkeln 15a, 16a getragen und sind höhenverstellbar, um so unterschiedlichen Werkstückdurchmessern gerecht werden zu können, das heißt die unterschiedlichen Werkstücke 1 radial halten beziehungsweise führen zu können. Die das Werkstück 1 axial führenden Platten 13, 14 sind, von einem Ende 21 ausgehend, jeweils mit einem Schlitz 22 versehen. Am Boden 23 der Schlitze 22 sind I lartmetallplättchen 24 angeordnet, die einen Teil der Läppstangenlagerung bilden. Die auf den Hartmetallplättchen 24 ruhende Läppstange 8 ist von zwei weiteren, mit einer Führung 25 verbundenen Hartmetallplättchen 26, 27 umgeben, die am Umfang der Läppstange 8 anliegen und je nach Durchmesser der Läppstange 8 höhenverstellbar sind. Auf diese Weise wird eine einfache Lagerung für unterschiedliche Läppstangendurchmesser geschaffen, die zudem noch relativ verschleißarm ist. Über eine Kupplung 28 ist die Läppstange 8 mit einem nicht weiter dargestellten Antrieb 29 verbunden, der sowohl eine oszillierende Drehbewegung als auch eine oszillierende Axialbewegung erzeugt Das Werkstück 1 wird mittels einer Spannzange 30 derart in die Maschine 11 eingel rächt, daß die einzelnen, vorher in: Stoß ausgerichteten Kolbenringe 1 mit ihren äußeren Stoßkanten 4,5 auf der Läppstange 8 aufliegen. Die Spannzange 30 wird hierbei in den bereits erwähnten Schlitzen 22 geführt. Nach dem Einbringen der Werkstücke 1 in die Maschine 11 wird die Spannzange 30 axial entspannt und die Werkstücke liegen mit axialem Spiel sowohl zwischen den Backen 33,34 der Spannzange 30 als auch zwischen den Platten 13,14. Um, insbesondere bei Kolbenringen mit größeren Durchmessern (> 50 mm), ein Auffedern und ein damit verbundenes ungleichmäßiges Entgraten der Kanten 4, 5 bzw. 4a, 5a zu vermeiden, werden diese mittels eines mit der Spannzange 30 verbundenen Zusatzgewichtes 35, beispielsweise aus Aluminium, an die Läppstange 8 angedrückt Sowohl iur Vermeidung von Kratzern oder ähnlichen Beschädigungen auf der beschichteten Lauffläche der Kolbenringe 1 als auch zum gleichmäßigen Andrücken aller Werkstücke 1 an die Läppstange 8 ist die Auflagefläche 36 des Zusatzgewichtes 35 mit einer elastischen Schicht 37 versehen. Sind die Kolbenringe 1, wie vorab beschrieben, in der Maschine 11 mit radialem und axialem Spiel angeordnet wird über den Antrieb 29 die Läppstange 8 derart bewegt, daß zum Beispiel bei einer Werkstücklänge von 200 mm die Läppst-nge 8 einen Hub von ca. 60 mm ausführt und dabei bei jedem Hub maximal um 360 Grad gedreht wird. Das Läppmittel wird entweder kontinuierlich über nicht weiter dargestellte Leitungen zugegeben oder die Läppstange wird vor dem Arbeitsgang damit eingerieben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Maschine zum Läppen der Kanten zwischen der Außen- und/oder Innenumfangsfläche und den Schnittfjächen von an einer Stelle ihres Umfanges einen axial verlaufenden Schlitz aufweisenden ringförmigen Werkstücken, insbesondere von einzelnen oder zu einem Paket zusammengestellten Kolbenringen, mittels einer zylindrischen, rotatorisch und axial oszillierend angetriebenen Läppstange und einer Trag- und Führungsvorrichtung für die Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Läppstange (8) größer ist als die Breite des im Werkstück (t) vorhandenen Schlitzes (3), daß die Läppstange (8) im wesentlichen horizontal angeordnet ist und daß die Trag- und Führungsvorrichtung (12,13,13a, 14,14a, 15,16) die Werkstücke (1) derart ober- oder unterhalb der Läppstange (8) führt, daß sie mit den zu bearbeitenden Kantsn (4,5,4a, 5a) auf der Läppstange (8) unter der Wirkung ihres Eigengewichtes aufliegen.

2. Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Läppstange (9) im wesentlichen horizontal angeordnet ist, daß eine zweite Läppstange (10) achsparallel und in der gleichen Horizontalebene wie die erste Läppstange (9) vorgesehen ist, daß der Durchmesser der beiden Läppstangen (9,10) kleiner ist als die Breite des im Werkstück (1) vorhandenen Schlitzes (3) und daß die Trag- und Führungsvorrichtung (12,13,13a, 14,14a, 15, 16) o'vä Werkstücke (1) derart ober- und unterhalb der Läppstangen (9,10) führt, daß sie mit den zu bearbeitenden Kanten (4, 5, 4a, 5a) auf den Läppstangen (9, 1Oj unter der Wirkung ihres Eigengewichtes aufliegen.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Läppstange (8) bzw. die Läppstangen (9,10) im Bereich ihrer beiden Enden jeweils zwischen mindestens drei Hartmetallplättchen (24,26,27) gelagert ist bzw. sind. *o

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Läppstange (8) bzw. Läppstangen (9,10) im Bereich der sie lagernden Hartmetallplättchen (24,26,27) konisch ausgebildet ist bzw. sind.

5. Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetallplättchen (24,26, 27), bezogen auf die Läppstange(n) (8, 9, 10), radial zustellbar sind.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trag- und Füh- so rungsvorrichtungen (12,13,13a, 14,14a, 15,16) zwei beidseitig der Werkstücke (1) vertikal achsparallel verlaufende Platten (15, 16) sowie zwei weitere vertikale und zu den Platten (15, 16) quer verlaufende Platten (13, 14) aufweist, zwischen denen die Werkstücke (1) angeordnet sind.

7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die quer verlaufenden Platten (13,14) in Vertikalrichtung geschlitzt sind und in den Schlitzen (22) ein Zusatzgewicht (35) geführt ist, das 6" auf den Werkstücken (1) lastet.

8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzgewicht (35) auf der auf den Werkstücken (1) zugewandten Fläche (36) mit einer elastischen Schicht (37) versehen ist. &s

9. Maschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Transport der Werkstücke (1) in und aus der Maschine das Zusatzgewicht (35) als die Werkstücke (1) an ihren Stirnflächen erfassende Spannzange (30) ausgebildet ist